Algoritmi e Strutture Dati. Lezione 1

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1 Algoritmi e Strutture Dati Lezione 1 Antonio Virdis antonio.virdis@unipi.it 1

2 Ma io so già programmare! Fondamenti I Sia dato un array contenente delle frasi. Scrivere un programma che prenda in input una stringa e restituisca tutte le frasi che la contengono. Fondamenti II Realizzare un motore di ricerca che abbia complessità O(log n) sulle operazioni di lettura. Algoritmi e Strutture Dati 2

3 Informazioni Lezioni teorico-pratiche Esercizi assegnati per casa Esercitazioni tramite portale online Esame in laboratorio Fondamenti I Utilizzo compilatore Comandi base unix Pre Requisiti 3

4 Sommario Ordinamento: Insertion Sort Standard Template Library Debug 4

5 esperimenti Implementare InsertionSort Chiedere a InsertionSort come funziona Analizzare casi limite Prestazioni 5

6 Ordinamento 6

7 Stampa // stampa i "len" valori contenuti in arr, // separati da tabulazioni stampaarray( int arr[], int len ); /*Scrivere un programma che: - possa memorizzare 10 interi - memorizzi 10 interi - usi una funzione per stampare i 10 interi */ int main() { const int ssize = 10; int sarray[ssize] = { 9,5,1,14,0,9,5,1,14,0 }; } 7

8 Stampa #include <iostream> Using namespace std; void stampaarray( int arr[], int len ) { for( int i=0 ; i < len ; ++i ) cout << arr[i] << "\t" ; cout << endl; } int main( ) { const int ssize = 10; int sarray[ssize] = { 9,5,1,14,0,9,5,1,14,0 }; stampaarray(sarray,ssize); return 1; } 8

9 Nomi delle Variabili 9

10 prova pippo int main( ){const int a = 10; int pippo[a] = { 9,5,1,14,0,9,5,1,14,0 }; prova(pippo,a); return 1;} 10

11 Insertion Sort: rappresentazione 11

12 Ordinare Carte da Gioco 12

13 Ordinare Carte da Gioco 13

14 Ordinare Carte da Gioco 14

15 Ordinare Carte da Gioco 15

16 Ordinare Carte da Gioco 16

17 Ordinare Carte da Gioco 17

18 Ordinare Carte da Gioco 18

19 Insertion Sort: rappresentazione 19

20 Insertion Sort: rappresentazione 20

21 Insertion Sort: rappresentazione

22 Insertion Sort: rappresentazione

23 Sorting void sortarray( int arr[], int len ) { } for( PER OGNI ELEMENTO DELLA FILA ) { // INIZIALIZZO MANO E OCCHIO } while( TROVO POSIZIONE CORRETTA ) { // SPOSTO OGGETTO // SPOSTO OCCHIO } // LIBERO MANO 23

24 Sorting void sortarray( int arr[], int len ) { int mano = 0; int occhio = 0; for( ) { } } while( ) { } 24

25 Sorting void sortarray( int arr[], int len ) { int mano = 0; int occhio = 0; for( int iter = 1 ; iter < len ; ++iter ) { mano = arr[iter]; occhio = iter-1; } } while( occhio >= 0 && arr[occhio] > mano ) { arr[occhio+1] = arr[occhio]; --occhio; } arr[occhio+1] = mano; 25

26 Debugging If debugging is the process of removing software bugs, then programming must be the process of putting them in E. Dijkstra

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28 Tecniche Testo Visuale Debugger (es GDB) Compilatore Analisi Memoria (Valgrind) 28

29 Debug Visuale

30 Debug Visuale // stampa con buco void stampaarray( int arr[], int len, int buco) // stampa "segno" in "posizione" void stampasegno( int posizione, int segno )

31 Debug Visuale // stampa con buco void stampaarray( int arr[], int len, int buco) // PER OGNI ELEMENTO // SE SONO IN POSIZIONE buco, SALTO // ALTRIMENTI STAMPO ELEMENTO // stampa "segno" in "posizione" void stampasegno( int posizione, int segno ) // SALTO TUTTI GLI ELEMENTI FINO A posizione // STAMPO IL SEGNO 31

32 Debug Visuale // stampa con buco void stampaarray( int arr[], int len, int buco) { for( int i=0 ; i < len ; ++i ) { if(i==buco) cout << "\t"; else cout << arr[i] << "\t" ; } cout << endl; } // stampa "segno" in "posizione" void stampasegno( int posizione, int segno ) { for( int i = 0 ; i < posizione ; ++i ) cout << "\t"; cout << segno << "\n"; } 32

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34 Analisi InsertionSort void sortarray( int arr[], int len ) { } for( int iter = 1 ; iter < len ; ++iter ) { } while( occhio >= 0 && arr[occhio] > mano ) { } 1 2 n n 1... ( ) Θ 2 ( n 2 ) 34

35 Esempio Worst Case Input di worst case? 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1 35

36 void sortarray( int arr[], int l ) { // init total e counter } for( int iter = 1 ; iter < len ; ++iter ) { } counter = 0; while( occhio >= 0 && arr[occhio] > mano ) { counter++; } total += counter; 36

37 45

38 Memoria dinamica Quantità di dati NON nota a tempo di compilazione Quantità di dati VARIABILE durante l'esecuzione 38

39 Lettura Input SORGENTE DATI DESTINAZIONE std::cin DATI DATI std::cout std::ifstream std::ofstream DATI 39

40 Redirezione DA File <./stlsort < reqfile 40

41 Lettura Input leggiinput( ) // 1) LEGGO PRIMO VALORE (numero elementi) // 2) ALLOCAZIONE MEMORIA // 3) LETTURA CARATTERE PER CARATTERE 41

42 Lettura Input int * leggiinput( ) { } cin >> len; int * arr = new int[len]; for( int i = 0 ; i < len ; ++i ) cin >> arr[i]; return arr; 42

43 Vettore Struttura dati di dimensione estendibile Accesso efficiente Algoritmi Magari già pronta?!? 43

44 Standard Template Library (STL) containers iterators algorithms Documentazione: 44

45 Uso Vector Tipo elementi vector<int> stlarray Tipo container Nome variabile 45

46 Uso Vector vector<int> stlarray 46

47 Uso Vector vector<int> stlarray stlarray.push_back(val) 47

48 Uso Vector vector<int> stlarray stlarray[i] 48

49 Uso Vector vector<int> stlarray &stlarray[0] 49

50 Uso Vector vector<int> stlarray stlarray.begin() stlarray.end() 50

51 Uso Vector vector<int> stlarray stlarray.size() 51

52 Uso Vector Dinamico Allocazione dinamica dimensione Contiguo Accesso Random con costo costante Gestione array-like (con prudenza) 52

53 File Vector #include <vector> void leggiinput( std::vector<int> & arr ) { } cin >> len; int val; for( int i = 0 ; i < len ; ++i ) { cin >> val; arr.push_back(val); } return; 53

54 Sort STL sort( stlarray.begin(),stlarray.end() ); restituisce un iteratore Θ ( n log n) 54

55 Qualche Test Insertion Sort vs STL Sort Θ ( n 2 ) Θ ( n log n) time./stlsort 55

56 Qualche Test Casi limite Tutti uguali Già ordinato Ordine inverso Valori random srand(seed) rand()%maxval Comando time time nomeeseguibile 56

57 Come Esercitarsi Input: input.txt Output: output.txt LETTURA cin >> valore; INPUT./eseguibile < input.txt GENEZIONE OUTPUT cout << uscita; VERIFICA./eseguibile < input.txt diff - output.txt 57

58 Esercizio Input: input.txt Input Il primo carattere indica il numero di valori da leggere Un valore per riga Output: output.txt yes Output Somma dei valori Prodotto dei valori I valori sono positivi? Rispondere yes o no 58